2010 Fiscal Year Annual Research Report
細胞外電場を介した非シナプス的相互作用による神経回路網の情報処理機構の解明
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10J08010
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
毛内 拡 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | 脳波(EEG) / 細胞外(電場)電位 / 膜電位・膜電流 / 電気生理学 / 膜電位固定法 / ケーブル方程式 / 神経細胞(樹状突起) / ラット脳スライス |
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| Research Abstract |
研究の目的
細胞外電場を介した非シナプス的相互作用による神経回路網の情報処理機構を理論的・実験的側面から解明する.具体的内容・意義・重要性
・理論的側面(モデルを用いたコンピューターシミュレーション及び数式を用いた解析)
神経細胞の膜電流を測定する際に用いられる膜電位固定法には深刻な問題があり,従来の測定値には誤差があることが実験的に証明されている.本研究では,ケーブル理論を用いて測定の誤差を定式化し,測定誤差を修正する方程式を得た.このことは神経細胞の電気生理学的測定において意義深いものである.
・実験的側面(ラット脳スライスを用いた電気生理学的測定・検証)
(1)生体の脳内では脳の活動状態や行動に応じて,様々な周波数の交流の細胞外電場,すなわち脳波(EEG)が観測されている、研究代表者は以前,神経細胞の細胞体および樹状突起の膜電位の振幅が,細胞外電場の周波数に依存して変化することを理論的に予測した.今年度は,この理論的予測を電気生理実験によって検証するための実験装置の構築および実験手法の確立を行った.
(2)脳波の測定やモデル化において,従来は細胞外空間の電位応答を無視していたが,これでは説明のつかない現象が東北大学加齢医学研究所のリエラ准教授によって報告されている.研究代表者はリエラ准教授らのチームと共同研究を行い,細胞外空間の電位応答が無視できないということを検証するための電気生理学的測定を行った.本研究の結果は従来の結果を覆すような発見に繋がる可能性があり非常に意義深いものである.
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